节能型液晶电视拆解

2009-08-20 16:31:00来源: 日经技术在线

进入2009年后,极力宣传“绿色节能”的液晶电视开始陆续上市。在普通家庭内,电视的耗电量要占到总耗电量的10%。耗电量越低,就意味着产品的竞争力越强,因此,各电视厂商在低耗电性能上展开了激烈竞争。

领绿色潮流之先的液晶电视有索尼公司的BRAVIA。该公司于2008年7月推出了32英寸的环保型液晶电视KDL-32JE1,其功耗为89W,是当时业内耗电量最低的液晶电视。与索尼以往的产品相比,其功耗有大幅下降。比如,索尼公司2000年6月推出的32英寸CRT电视的功耗为220W,2005年10月推出的首台32英寸BRAVIA液晶电视的功耗为150W。

2009年2月,索尼又推出了新一代的32英寸节能型液晶电视KDL-32J5。在最大亮度模式下全白显示且音量最大时,这款产品的功耗为84W;而在标准模式下播放地面数字电视节目时,其功耗只有56.45W(见图1)。

图1  耗电量实测

为了了解索尼公司在降低液晶电视耗电量方面所采用的技术,《日经电子》杂志社在来自日本电视厂商及背光厂商的工程师的协助下,对KDL-32J5进行了拆解。此外,工程师们还一起拆解了日本Dynaconnective公司推出的内置DVD播放器的32英寸液晶电视DY-32SDDB。这款产品曾因不到5万日元(约合3500元人民币)的超低售价而备受关注。


无需先转换为直流

对索尼的KDL-32J5进行拆解后可以发现,该产品主要利用两大手段来降低耗电量。首先,只要取下液晶电视的后盖,就可以马上看到,这款产品内部只采用了两块电路板(见图2)。

图2  整齐的电路板

两块电路板中,一块安装了各类电源电路和用于背光的逆变器电路,另一块则为信号处理电路板。来自背光厂商的工程师指出:“对于普通的液晶电视来说,其电源电路与用于背光的逆变器电路通常会安装在不同的两块电路板上。”比如,在本次拆解的另一款Dynaconnective公司的电视中,这两部分电路就安装在不同的电路板上。而索尼公司则将两者进行了集成,其目的应该是为了提高电能的利用率。

普通的液晶电视一般是通过电源电路板将输入的交流电转为直流电,再将其提供给信号处理电路板与逆变器电路板等。然后,逆变器电路板又会将电源电路板提供的直流电转为高频交流电,以点亮冷阴极荧光管(CCFL)。

来自背光厂商的工程师认为,索尼公司通过将产品中的电源电路板与逆变器电路板进行集成,从而无需将输入的交流电转为直流电,而直接使用来自家用插座的交流电来点亮CCFL。由于在点亮CCFL的过程中不用每次都进行AC-DC转换与DC-AC转换,所以,电能的利用率得到了提升。拆解工程师认为,这种手段可以降低10%左右的功耗。

以往,电源电路板与逆变器电路板之所以会彼此独立,是因为液晶电视开发采用的是水平分工体制。通常,组装厂商(或面板厂商)会从背光厂商那里购买逆变器电路板,购买时背光厂商已经完成了背光部分与逆变器电路板的组合,并将其调试到了最佳特性。然后,组装厂商再将其与电源电路板等进行组合。拆解工程师表示:“为了将电源电路板与逆变器电路板进行集成,组装工序的开发方必须在背光设计阶段就开始协调各方面的工作,以进行整体设计,这样就很难再使用水平分工的开发体制。”


减少背光灯

取下液晶面板模块与液晶面板后,就能够看到产品中的背光部分,这里也是降低耗电量的另一处关键所在。

图3a     节能的重点是背光

KDL-32J5中采用的CCFL的数量较少,共有4根U字管,实际上相当于8根CCFL(见图3a)。来自背光厂商的工程师表示:“最近普通的32英寸液晶电视中一般都使用10根背光灯。”Dynaconnective公司生产的电视中使用了12根CCFL。

较少的背光灯显然可以降低功耗,但也可能导致亮度不足,或者因为背光灯的间隔变大而出现画面明暗不均的现象。为此,索尼公司在产品中采用了高性能的光学部件,从而解决了这一问题。

图3b    节能的重点是背光

从背光灯开始,KDL-32J5中采用的光学部件依次为带网点(Pattern)的扩散板、带微透镜的扩散膜、棱镜片、偏光片(见图3b)。拆解工程师分析说:“扩散板上带有网点,可以防止画面出现明暗不均的现象。而且,3张光学膜都带有微透镜。这些特别的设计应该均有助于提高背光灯的发光效率,从而提高亮度。”

普通背光的光学部件一般是由没有网点的扩散板和两片不带微透镜的普通扩散膜组成。与普通背光相比,此次索尼电视中背光部分的成本较高。拆解工程师表示,普通电视中采用的扩散膜每张约为100多日元(100日元约合7元人民币),但索尼电视里采用的偏光片每张超过1000日元。由于采用了如此昂贵的部件,因此即使减少CCFL的数量也无法平衡成本,毕竟每根CCFL的价格仅为150日元左右,所以总体成本仍然有所增加。不过,拆解工程师表示:“为了实现节能,索尼应该允许了一定的成本增加。”


彻底简化设计

通过观察KDL-32J5的内部设计,可以了解到索尼在开发这款液晶电视上的一个原则,即:对于可以降低耗电量的部分不惜成本,而与耗电量无关的部分则在设计上尽可能地进行简化。

图4 时序控制器与接口电路板的集成

这款产品对时序控制器(TCON)电路板的设计就能很好地体现这一原则。普通液晶电视一般将TCON电路板安装在液晶屏模块的背面。但是,在索尼的电视里,原本应该安装TCON电路板的位置上只看到未使用的螺丝孔。而TCON电路已经被集成到接口电路板上,安装在液晶面板模块的侧面(见图4)。来自电视厂商的工程师表示:“通常很少看到将TCON电路与接口电路板进行集成的设计。估计是为了减少部件数量,提高生产效率,以降低成本。从未使用的螺丝孔来看,应该是沿用了原有机型的薄金属板,估计也是为了降低成本。”

图5      主板电路

从KDL-32J5的主电路板上可以看到,设计中采用了NEC公司生产的图像处理芯片,这应该是用于实现索尼公司独有的BRAVIA ENGINE 2图像处理引擎技术的核心器件(见图5)。另外,主电路板上还可以看到用于接收地面数字电视的硅调谐器模块,与原来的CAN调谐器相比,这一部分也对成本的降低做出了贡献。


摆脱亮度竞争

实际上,在降低耗电量方面,除了前述两点外,索尼还采用了其它的方法。这就是亮度控制。在拆解前用索尼的电视与Dynaconnective的电视同时在标准模式下播放节目时,拆解工程师就指出索尼电视的亮度相对较低。Dynaconnective电视的屏幕亮度为500cd/m2,这是液晶电视的普通规格;索尼电视的屏幕亮度则未公布。

亮度较低并不代表电视性能差。很多意见都认为,为了满足性能指标的竞争需求,或是追求在卖场里引人注目,目前的液晶电视所设定的亮度实际上都高于家庭视听所需,实则是一种浪费。今后,竞争的重点将转移到节能性上,如果能够纠正以往过度的亮度指标,那才是实现了真正的进化。


采用三星面板的32英寸液晶电视

Dynaconnective公司生产的32英寸液晶电视DY-32SDDB是一款内置DVD播放器的产品,其最大特点在于价格便宜。这款电视从2009年2月20日起在日本大型零售商永旺以49800日元(约合3486元人民币)的价格限量销售15000台,上市数日即告售罄。DY-32SDDB的价格比其它日本电视厂商生产的普通液晶电视要便宜3万~4万日元(约合2100元~2800元人民币)左右。从性能上来看,这款产品采用的液晶面板的分辨率为1366×768,亮度为500cd/m2,对比度为3000:1,可以说具有32英寸液晶电视的标准性能。

为了实现超低价格,Dynaconnective公司利用三星电子液晶面板库存过剩的时机,低价采购了该公司的液晶面板。为了了解产品中其它降低成本的方法,《日经电子》杂志社在拆解工程师的协助下对DY-32SDDB进行了拆解。

图6  共有6块电路板


沿用参考设计

打开Dynaconnective电视的后盖,最大的感觉是电视内的布线过多,显得有些杂乱(见图6)。电视中总共安装了6块电路板,是索尼KDL-32J5的3倍。具体包括液晶面板背面的信号处理电路板、调谐器电路板、电源电路板、用于背光的逆变器电路板、用于液晶面板的时序控制器电路板,以及后盖上的B-CAS卡插槽电路板。

图7  大多采用意法半导体公司的芯片

信号处理电路板与调谐器电路板上安装了实现液晶电视主要功能的各种元器件(见图7)。拆解工程师表示,目前在日本电视厂商所生产的液晶电视中,这两块电路板大多会集成为一块电路板。Dynaconnective的这款电视应该是为了推向采用不同电视广播制式的多个市场,因此才将调谐器电路与信号处理电路分别安装在不同的电路板上。为了支持日本的地面数字电视广播传输标准ISDB-T,调谐器模块采用了阿尔卑斯电气公司的产品,OFDM解调器采用了东芝公司的产品。

其它芯片中,意法半导体公司的产品较为显眼,其中包括MPEG-2解码器与图像处理器、NOR闪存等5类器件。来自电视厂商的拆解工程师推测认为:“信号处理部分可能直接采用了意法半导体公司提供的参考设计。没有使用专用芯片以追求出色显示性能的原因应该是为了降低成本、保证交货期。”

图8  背光采用了12根CCFL


背光设计较为落后

工程师们对Dynaconnective电视的液晶面板也进行了拆解,以了解其背光的内部结构(见图8)。光学部件包括1张扩散板、1张棱镜片及2张扩散膜,共计4张。拆解工程师表示:“这在液晶电视里是常见的结构。背光中使用1张扩散板与2张扩散膜可能是为了降低成本。棱镜片应该是用于提高亮度。”

背光光源采用了12根直径为3mm的CCFL。与索尼的电视相比,CCFL的直径较小,但数量较多。来自背光厂商的工程师表示:“这是日本电视厂商在2年~3年前经常采用的设计。”  [NIKKEI ELECTRONICS © 2009. Nikkei Business Publications, Inc. All rights reserved.] (易行 译)

关键字:液晶电视

编辑:冀凯 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/homeelectronics/2009/0820/article_37.html
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